250 ڈگری پر 5% ایسٹک ایسڈ اور 200 پی پی ایم کلورائڈ کے ساتھ ہائی پریشر آٹوکلیو میں چلنے والی ٹائٹینیم ہیٹنگ ٹیوب کے لیے، ٹیفلون گسکیٹ کے نیچے کریوس سنکنرن کو روکنے کے لیے دیوار کی موٹائی کی کیا ضرورت ہے؟

اعلی درجہ حرارت آٹوکلیو کے لیے ٹائٹینیم ہیٹر کی ڈیزائننگ میں اہم تجارت-
ہائی پریشر آٹوکلیو میں 250 ڈگری پر 200 پی پی ایم کلورائیڈ اور 5% ایسٹک ایسڈ ٹائٹینیم کے لیے سخت ماحول ہے۔ ٹائٹینیم عام طور پر ایسیٹک ایسڈ کے خلاف مزاحم ہوتا ہے تاہم اعلی درجہ حرارت، کلورائڈز اور ٹیفلون (PTFE) گیس ٹوکری کا مجموعہ کریوس سنکنرن کے لیے ایک بڑا خطرہ ہے۔ PTFE گسکیٹ آٹوکلیو ہیڈ کے ذریعے ہیٹر کی رسائی کو سیل کرنے سے ٹائٹینیم میان-گاسکیٹ انٹرفیس پر ایک سخت خلا پیدا ہوتا ہے۔ اس فشر میں، آکسیجن ضائع ہو جاتی ہے، کلورائڈز مرتکز ہو جاتے ہیں اور ٹائٹینیم کلورائیڈ کے ہائیڈولیسس کی وجہ سے پی ایچ مقامی طور پر کم ہو جاتا ہے۔ کلورائد محلول میں گریڈ 2 ٹائٹینیم کا کریٹیکل کرائس ٹمپریچر (سی سی ٹی) عام طور پر 70-80 ڈگری ہوتا ہے۔ 250 ڈگری پر ٹائٹینیم اس کے سی سی ٹی سے بہت اوپر ہے، اور شگاف کا سنکنرن تیزی سے شروع ہو جائے گا جب تک کہ شگاف جیومیٹری کو تبدیل نہ کیا جائے یا ٹائٹینیم کو ملایا نہ جائے۔ دیوار کی موٹائی کا ایک فنکشن ہونے کے بعد شگاف کے سنکنرن شروع ہونے کے بعد سوراخ کرنے کے وقت تک شروعات کو روکا نہیں جاتا ہے۔ یہ تحقیق ناگزیر دراڑ کے حالات میں قابل برداشت سروس لائف کے لیے درکار دیوار کی موٹائی کا تخمینہ لگاتی ہے۔

250 ڈگری پر کریوس کورروشن کی حرکیات: مکینیکل سالمیت کے لیے مضمرات
گریڈ 2 ٹائٹینیم پر غیر فعال کوٹنگ 250 ڈگری پر کلورائڈز کی موجودگی میں تھرموڈینامک طور پر غیر مستحکم ہے، یہاں تک کہ فشر کی غیر موجودگی میں۔ 5% acetic ایسڈ میں 200 ppm Cl- کے ساتھ 250 ڈگری پر یکساں سنکنرن کی شرح تقریباً 0.1-0.2 ملی میٹر فی سال ہے۔ تاہم، PTFE گسکیٹ کے نیچے دراڑ کے سنکنرن کی رفتار 10-50 گنا زیادہ ہے۔ نقلی آٹوکلیو حالات میں الیکٹرو کیمیکل ٹیسٹ 2-5 ملی میٹر/سال کی کریوس کی ترقی کی شرح کی نشاندہی کرتے ہیں۔ 1.0 ملی میٹر کی دیوار کے لیے یہ 2.5-6 ماہ کے اندر پرفوریشن کی پیش گوئی کرتا ہے. 2.0 ملی میٹر دیوار: 5-12 ماہ میں سوراخ۔ سوراخ کرنے والی دیوار 3.0 ملی میٹر 7-18 ماہ۔ بڑے پھیلاؤ کی وجہ گسکیٹ کے کمپریشن، سطح کی تکمیل اور آکسیجن کے ارتکاز میں فرق ہے۔ اہم بات یہ ہے کہ کنکشن بنیادی طور پر لکیری ہے: دیوار کی موٹائی کو دوگنا کرنے سے سوراخ کرنے کا وقت دوگنا ہو جاتا ہے۔ غیر فعال سنکنرن کے برعکس، جہاں موٹی دیواروں کے فوائد تیزی سے بڑھ سکتے ہیں، 250 ڈگری پر کرائس سنکنرن حملے کو روکنے کے لیے ایک مستحکم غیر فعال کوٹنگ بنانے میں ناکامی کی وجہ سے لکیری حرکیات کو ظاہر کرتا ہے۔

گاسکیٹ-میان انٹرفیس پر ناکامی واقع ہوتی ہے، عام طور پر گسکیٹ کے کنارے سے 5–10 ملی میٹر۔ شروع کرنے کے بعد، سنکنرن کی نالی تیزی سے تیار ہوتی ہے۔ ہیٹر دخول میں رساو کی وجہ سے ناکام ہوتا ہے نہ کہ ڈوبے ہوئے حصے کے سوراخ سے۔ پوسٹ-ناکامی کے امتحان میں گسکیٹ کے نیچے ایک تیز چاقو-دھار کی نالی دکھائی دیتی ہے۔

تھرمل کارکردگی پر اثر: درجہ حرارت کا میلان اور گسکیٹ کا انحطاط
گاسکیٹ کی جگہ پر ٹائٹینیم کی دیوار کے پار تھرمل گریڈینٹ چھوٹا ہے، کیونکہ گسکیٹ عام طور پر ہیٹر کے سرد سرے پر واقع ہوتا ہے (گرم زون کے اوپر)۔ تاہم، میان کے اوپر منتقل ہونے والی گرمی گسکیٹ کے درجہ حرارت کو بڑھاتی ہے۔ 250 ڈگری پر آٹوکلیو کے لیے، دیوار کی موٹائی اور غیر گرم کیے گئے حصے کی لمبائی کے لحاظ سے گیسکٹ ایریا کا درجہ حرارت 150-200 ڈگری ہو سکتا ہے۔ PTFE 260 ڈگری سے آگے ٹوٹ جاتا ہے، لیکن 200 ڈگری کے ارد گرد یہ نرم ہو جاتا ہے اور رینگتا ہے، جس سے گسکیٹ پر کمپریشن بڑھ جاتا ہے اور کریائس گیپ کم ہو جاتا ہے۔ ایک اتلی دراڑ (< 0.05 mm) increases the crevice corrosion because the diffusion of the oxygen is totally prevented. Thicker wall is more conductive for heat transfer to the gasket (lower thermal resistance per unit length). This may result in a 10-20°C increase in gasket temp for a 2.0 mm wall over a 1.0 mm wall. The increase in temperature brings an increase in PTFE creep and crevice corrosion kinetics which partly offsets the benefit of the increased wall thickness.

تجارت-کی ترکیب سے: 1 سال کی سروس لائف کے لیے دیوار کی موٹائی
دیوار کی موٹائی (ملی میٹر) پیشن گوئی شدہ کریوس سنکنرن کی شرح (ملی میٹر/سال 250 ڈگری پر) سوراخ کرنے کا وقت (مہینے) گاسکیٹ کا درجہ حرارت (ڈگری) 1 سال کی زندگی کے لیے تجویز کردہ؟
1.0 ملی میٹر 3.5 ملی میٹر/سال (عام) 3.5 ماہ 180 ڈگری نمبر
1.5 ملی میٹر 3.5 ملی میٹر/سال 5 ماہ 185 ڈگری نمبر
2.0 ملی میٹر 3.5 ملی میٹر/سال 7 ماہ 190 ڈگری نمبر (12 ماہ سے پہلے وقفے)
2.5 ملی میٹر 3.5 ملی میٹر/سال 8.5 ماہ 195 ڈگری نمبر
3.0 ملی میٹر 3.5 ملی میٹر/سال 10 ماہ 200 ڈگری مارجنل (12 ماہ تک نہیں پہنچ سکتا)
4.0 ملی میٹر 3.5 ملی میٹر/سال 13.5 ماہ 210 ڈگری ہاں (PTFE بگڑنے کا خطرہ)
اعداد و شمار سے پتہ چلتا ہے کہ 4.0 ملی میٹر کی دیوار بھی 3.5 ملی میٹر/سال کریائس سنکنرن کی شرح پر 13.5 ماہ سے زیادہ نہیں چل سکے گی اور گیس ٹوکری کا درجہ حرارت (210 ڈگری) PTFE (200 ڈگری مسلسل) کے لیے تجویز کردہ زیادہ سے زیادہ سے زیادہ ہے۔ صرف دیوار کی موٹائی پر بھروسہ نہیں کیا جا سکتا ہے تاکہ جارحانہ کرائس کے حالات کے لیے 1 سال کی سروس لائف فراہم کی جا سکے۔

دیوار سے پرے انجینئرنگ: دراڑوں کا خاتمہ اور الائے اپ گریڈ
چونکہ دیوار کی موٹائی صرف لکیری طور پر دراڑوں کی سنکنرن کی زندگی کو بہتر بناتی ہے، اس لیے انجینئرنگ کا زور شگاف کی نشوونما کو روکنے یا ٹائٹینیم الائے کو اپ گریڈ کرنے پر دیا جانا چاہیے۔ سب سے پہلے، پی ٹی ایف ای گسکیٹ کو ویلڈیڈ ٹائٹینیم-سے-فلنج کنکشن سے تبدیل کیا جاتا ہے جس سے فشر کو ختم کیا جاتا ہے۔ ایک ویلڈڈ سیل (جیسے ٹائٹینیم اسٹب ٹیوب جو آٹوکلیو کے سر پر ویلڈیڈ ہوتی ہے) گیسکٹ-میان انٹرفیس کو ہٹاتی ہے جو کہ سنکنرن کی جگہ ہے۔ دوسرا، جب ٹائٹینیم کو گریڈ 2 سے گریڈ 7 (Ti-0.15% Pd) میں اپ گریڈ کیا جاتا ہے تو کریٹیکل کرائس کا درجہ حرارت ~150 ڈگری تک بڑھ جاتا ہے۔ 250 ڈگری پر گریڈ 7 اب بھی خراب ہوجاتا ہے، لیکن 0.5-1.0 ملی میٹر فی سال، یا گریڈ 2 سے 3-7 گنا سست۔ 2.0 ملی میٹر کی دیوار کی موٹائی کے ساتھ گریڈ 7 ٹیوب کی سروس لائف 2-4 سال ہے۔ تیسرا، گسکیٹ کے علاقے میں ٹائٹینیم میان پر PTFE ہیٹ سکڑنے والی آستین لگائی گئی تھی۔ آستین ٹائٹینیم اور گسکیٹ کے درمیان ایک رکاوٹ کے طور پر کام کرتی ہے تاکہ براہ راست دھاتی شگاف کے رابطے سے بچ سکے۔

نتیجہ: دیوار کی موٹائی بذات خود کافی نہیں ہے - دراڑ کو ختم کرنے کی ضرورت ہے۔
250 ڈگری پر 5% ایسٹک ایسڈ اور 200 پی پی ایم کلورائڈ کے ساتھ ہائی پریشر آٹوکلیو میں ٹائٹینیم ہیٹنگ ٹیوب کے لیے، PTFE گسکیٹ کے نیچے دراڑ کے سنکنرن کو برداشت کرنے کے لیے ضروری دیوار کی موٹائی غیر معقول حد تک بہت زیادہ ہے (4.0 ملی میٹر یا اس سے زیادہ) اور 18 ماہ سے کم سروس لائف دیتی ہے۔ دراڑ کے سنکنرن کا یہ درجہ حرارت لکیری ہے (2-5 ملی میٹر فی سال) اس لیے ایک موٹی دیوار کا مطلب اسی مناسبت سے طویل زندگی ہے۔ مجوزہ طریقہ یہ ہے کہ ٹائٹینیم میان کو براہ راست ٹائٹینیم فیرول یا فلینج پر ویلڈ کیا جائے تاکہ شگاف کو ہٹایا جا سکے یا PTFE آستین کی رکاوٹ کے ساتھ گریڈ 7 ٹائٹینیم کا استعمال کیا جائے۔ اگر گسکیٹ والے دخول کی ضرورت ہو تو، 2.5 ملی میٹر کی دیوار کی کم از کم موٹائی کے ساتھ گریڈ 7 ٹائٹینیم، گسکیٹ ایریا پر ایک PTFE ہیٹ سکڑ آستین، اور کریائس گروونگ کے لیے 6 ماہ کے معائنہ کا وقفہ بتائیں۔ کھوٹ، دیوار کی موٹائی اور سگ ماہی کے طریقہ کار کے بہترین امتزاج کا تعین کرنے کے لیے کارخانہ دار کو آٹوکلیو آپریٹنگ درجہ حرارت، کلورائیڈ کا ارتکاز اور تخمینہ سروس لائف دیں۔ اس شدید ماحول میں، دیوار کی موٹائی کافی نہیں ہوگی۔